机械化学预处理的Mn+1AXn (MAX) 阶段合成2D-Ti3C2TxMXene板用于高性能超级电容器
Inho Cho1, Aravindha Raja Selvaraj1, Jinsoo Bak1
1Department of Electrical Engineering, Pusan National University, 2 Busandaehak-ro 63beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Republic of Korea.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|June 10, 2023
概括
本研究详细介绍了Ti3C2Tx MXene用于储能的制备方法. 在超级电容器中,优化的球磨和蚀刻产生了增强的特定电容和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 由于有效的电荷传输,二维 (2D) MXenes 显示出出色的电化学能量储存.
- Ti3C2Tx MXene是超级电容器的一个有希望的材料,提供高速率能力和体积电容.
研究的目的:
- 用于制备Ti3C2Tx MXene使用球磨和化学蚀刻.
- 研究制备参数对材料性能和电化学性能的影响.
- 为了评估对称超级电容器 (SSC) 装置的性能.
主要方法:
- Ti3C2Tx MXene是由Ti3AlC2粉末通过球磨和化学蚀刻合成的.
- 分析物理化学性质以了解结构-性质关系.
- 电化学性能使用循环电量计,静电电荷放电和电化学阻抗光谱进行评估.
主要成果:
- 优化的6小时球磨和12小时蚀刻 (BM-12H) 产生了增强的特定电容 (146.3 F g-1) 与电双层电容行为.
- 在KOH电解质中,BM-12H在5000个周期中表现出更好的电容保留,这归因于-OH终结,K+间歇和TiO2/Ti3C2混合形成.
- 在LiPF6电解质中的SSC装置显示伪电容性,实现高能量 (138.33Wh kg-1) 和功率密度 (1500W kg-1),电压窗口延长至3V.
结论:
- 球磨加工预处理通过增加层间间距和促进Li+离子间隙/脱间隙来提高MXene的性能和稳定性.
- 准备好的Ti3C2Tx MXene显示了先进的电化学储能应用的巨大潜力.
- 开发的SSC设备为高性能储能解决方案提供了一个有前途的平台.
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